กำลังยึดเหนี่ยวของเหล็กข้ออ้อยในคอนกรีตเมื่อใช้เถ้าลอยจีโอพอลิเมอร์มอร์ตาร์ผสมเอฟจีดียิปซั่มเป็นวัสดุยึดเกาะ Bond Strength of Deformed Steel Bar in Concrete Using Fly Ash Geopolymer Mortar Containing FGD-Gypsum as Bonding Agent

Abstract

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อพัฒนาการใช้เถ้าลอยแคลเซียมสูงจีโอพอลิเมอร์มอร์ต้าร์ผสมเอฟจีดียิปซั่มเป็นวัสดุยึดเกาะระหว่างเหล็กเสริมกับคอนกรีต งานวิจัยนี้ใช้คอนกรีตที่ออกแบบกำลังอัดประลัยที่อายุการบ่ม 28 วัน เท่ากับ 25 เมกะปาสคาล และจีโอพอลิเมอร์มอร์ต้าร์จากเถ้าลอยแคลเซียมสูงผสมเอฟจีดียิปซั่มร้อยละ 0, 10, 20 และ 30 โดยน้ำหนักวัสดุประสาน โดยปฏิกิริยาของจีโอพอลิเมอร์มอร์ต้าร์ถูกกระตุ้นด้วยสารละลายโซเดียมซิลิเกตและสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ความเข้มข้น 10 โมลาร์ และแปรผันปัจจัยของอัตราส่วนสารละลายโซเดียมซิลิเกตต่อสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ต่อกำลังยึดเหนี่ยวของเหล็กข้ออ้อยในคอนกรีต สำหรับการเตรียมตัวอย่างคอนกรีต คอนกรีตสดถูกเทลงแบบหล่อทรงลูกบาศก์ขนาด 100x100x100 มิลลิเมตร หลังจากนั้นตัวอย่างคอนกรีตถูกถอดแบบและห่อด้วยพลาสติกทันทีและเก็บไว้ที่ห้องควบคุมอุณหภูมิ (25 2 องศาเซลเซียส) จบครบ 28 วัน หลังจากนั้นตัวอย่างคอนกรีตถูกเจาะรูตรงกลางตัวอย่างคอนกรีตให้มีขนาดเท่ากับ 22 มิลลิเมตร และดำเนินการติดตั้งเหล็กข้ออ้อยขนาด 12 มิลลิเมตรและใช้จีโอพอลิเมอร์มอร์ต้าร์เป็นวัสดุเชื่อมประสาน โดยกำลังยึดเหนี่ยวของเหล็กข้ออ้อยในคอนกรีตถูกทดสอบที่อายุการบ่มเท่ากับ 7 วัน ผลการทดสอบ พบว่า กำลังยึดเหนี่ยวของเหล็กข้ออ้อยในคอนกรีตที่มีการใช้เถ้าลอยแคลเซียมสูงจีโอพอลิเมอร์มอร์ต้าร์แทนที่ด้วยเอฟจีดียิปซั่มมีแนวโน้มลดลงเล็กน้อย ขณะที่ปริมาณของอัตราส่วนสารละลายโซเดียมซิลิเกตต่อสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่เพิ่มขึ้นช่วยพัฒนากำลังยึดเหนี่ยวได้ยกเว้นส่วนผสมของการแทนที่เอฟจีดียิปซั่มร้อยละ 30 และกระตุ้นด้วยอัตราส่วนสารละลายโซเดียมซิลิเกตต่อสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เท่ากับ 2.5 จากผลการทดสอบข้างต้นแสดงให้เห็นว่า การทำปฏิกิริยาระหว่างแคลเซียมซัลเฟตจากเอฟจีดี ยิปซั่มกับซิลิกาที่มีความว่องไวต่อการทำปฏิกิริยาจากสารละลายโซเดียมซิลิเกตส่งผลต่อกำลังยึดเหนี่ยวของเหล็กข้ออ้อยในคอนกรีตอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อพิจารณาเปรียบเทียบกับกำลังยึดเหนี่ยวของคอนกรีตควบคุม พบว่า กำลังยึดเหนี่ยวที่มีการใช้เถ้าลอยแคลเซียมสูงจีโอพอลิเมอร์มอร์ต้าร์ผสมเอฟจีดียิปซั่มเป็นวัสดุยึดเกาะมีค่าสูงกว่าคอนกรีตควบคุม จากผลการวิเคราะห์ข้างต้นสามารถสรุปได้ว่า เถ้าลอยแคลเซียมสูงจีโอพอลิเมอร์มอร์ต้าร์ผสมเอฟจีดียิปซั่มสามารถพัฒนาเป็นวัสดุเชื่อมประสานระหว่างเหล็กเส้นและคอนกรีตได้

This article aims to develop the use of high-calcium Fly Ash (FA) Geopolymer Mortar (GPM) containing FGD-gypsum (FGD) for use as the bonding agent between steel bars and concrete. This research used concrete with 28-day compressive strength of 25 MPa, and geopolymer mortar made from FA containing FGD with the rates of 0, 10, 20 and 30 by weight of binder. The reaction degree of geopolymer material was activated by sodium silicate (NS) and 10 molar sodium hydroxide (NH) solutions with various NS/NH ratios of 1.0, 1.5, 2.0 and 2.5. For the preparation of concrete specimens, the fresh concrete was cast into a 100 × 100 × 100 mm3 cube mold. They were cured for a day and then demolded with immediately wrapped by a plastic sheet and kept in room temperature of (25 ± 2 °C) until 28 days. Afterward, the concrete specimen was drilled to make a hole with a diameter of 22 mm. Then, deformed steel bar (DB) with a size of 12 mm and GPM were installed. All specimens were tested for the bonding strength at the age of 7 days. Test results found that the bonding strength using FA geopolymer mortar incorporated with FGD tended to marginal decrease. While the increase in NS/NH ratio could develop the bonding strength, except in a mixture of 30%FGD activated with NS/NH ratio at 2.5. According to test results, it was found that the reaction between CaSO4 from FGD and reactive SiO2 from NS solution had significant effects on the bonding strength of DB in concrete. In comparison with control concrete, the bonding strengths between DB and concrete using GPM as the bonding material were higher than that of concrete. It can be concluded that FA geopolymer with FGD could develop as the bonding material between embedded DB and concrete.